基于集成算法和普通机器学习算法的岩爆分级预测及选择

岩爆是国内外深部地下工程面临的巨大灾害,岩爆预测具有显著的现实意义。现阶段单一的机器学习算法准确率较低、泛化性不足,难以发挥各个算法优点。为满足岩爆预测与工程实际需要,提出基于集成算法和普通机器学习算法相互结合预测岩爆各个等级,充分发挥不同算法在某一岩爆等级预测的优势并形成互补。提出改进的Boosting、Bagging集成预测算法,与stacking、random forest、random subspace集成算法和普通学习算法诸如BP、贝叶斯算法（bayes）、k最近邻（KNN）、支持向量机（SVM）等在内的14种预测算法进行相互结合验证。基于国内外地下工程165组岩爆实例,选取围岩最大切向应力(MTS),岩石单轴抗压强度(UCS),岩石单轴抗拉强度(UTS),岩石弹性能量指数(Wet) 构建岩爆预测体系,引入T–分布邻域嵌入(T-SNE),对数据进行降维可视化。为避免算法预测岩爆过程中预测结果的偶然性,即出现预测准确率过高或过低的现象,采用在各个岩爆等级按照比例随机筛选训练集和测试集,确保数据集分类的严谨性;每次机器学习过程的数据都具有随机性,再采用10次运行结果后取各项预测平均值,评价算法在各个等级的准确率和算法整体的预测稳定性。结果表明：LDA 对 Ⅱ 级岩爆有更高的准确率,Bayes分类 Ⅳ 级岩爆效果最好,Adaboost.M1对 Ⅰ 级和 Ⅲ 级有最高的准确率。整体预测效果基于决策树的Bagging预测稳定性更好,预测精确率高。最后引入终南山隧道竖井工程案例,预测结果与现场实际工况较为一致,表明本文所建立算法的可靠性。     

基于核磁共振技术的白云岩微观损伤致劣机制研究

为探究静力加载下白云岩的微观损伤致劣机制,结合核磁共振驰豫机制和T₂谱驰豫信号特征,提出一种多谱峰正态数学模型;同时,通过三轴压缩试验前后的核磁共振检测信号对模型进行验证,结合试验前后核磁共振驰豫信号特征及核磁成像技术,从核磁共振 T₂ 弛豫谱信号和孔隙孔径分布特征分析岩石内部微观孔隙结构的损伤致劣机制。结果表明：(1) 所提出的数学模型能够较为完整的表征核磁共振驰豫信号信息,反演拟合度R~2 = 0.99,结合岩石宏观破坏时的核磁驰豫信息,利用所提出的数学模型可定量评价岩石的损伤状态;(2) 通过岩石压缩破坏试验前后的核磁共振检测结果对比分析,岩石破坏前,岩样核磁共振检测呈现典型的 3 个谱峰,小孔隙和中孔隙连通性较好,大孔隙分布较少;岩石宏观破坏后,中、大孔隙连通性显著增强,中孔隙和大孔隙具有典型“靠拢–合并”特征,破坏后大孔隙和中孔隙 T₂ 谱谱峰面积与总谱峰面积之比超过 90%,宏观损伤值 D>0.9;(3) 岩石在不同围压作用下破坏时,内部孔隙结构的核磁驰豫信号特征表现基本一致,均为大孔隙分布为主导...     

MIDAS三维数值软件在深凹露天边坡稳定性评价中的应用

采用MIDAS三维数值仿真分析程序对某深凹露天铜矿边坡进行了三维模拟,并对该矿现状和终了时刻的边坡稳定性进行了仿真分析,得到了边坡在三维状态下的最大剪应力分布、安全系数、潜在破坏形态以及危险区域分布,分析结果表明:边坡三维状态下开采现状和开采终了时刻的安全系数分别为1.35和1.40,边坡整体处于稳定状态,分析结果与矿山实际相符,证明了该方法的可靠性,可为矿山边坡稳定性评价提供借鉴。     

基于FLAC3D对不同荷载下锚杆锚固作用机制的数值模拟

以某铜矿为研究背景,通过室内剪切试验、点荷载试验获取岩体物理力学基本参数,用FLAC~(3D)有限元软件对锚杆锚固作用机制进行数值模拟,探究锚固体与锚杆周围应力分布规律,以及锚杆在不同条件下锚固体应力分布情况。数值模拟结果表明:得出了锚杆锚固力、剪应力沿内锚固长度的分布规律,为合理设计锚固长度提供一定的理论依据。通过对锚杆—注浆体—围岩体之间界面的数值模拟获得界面上的应力分布规律及其最大承载力。研究结果不仅有助于了解加锚岩体的力学性能,也可以为设计可靠有效的岩体锚固方案提供有利的试验数据和理论基础。     

含软弱夹层巷道围岩失稳机理及控制技术研究

为解决滇西某铅锌矿在转向深部开采过程中面临的巷道变形失稳加剧与支护结构破坏严重等问题。通过岩石矿物成分分析、地应力测试和松动圈测试分析围岩失稳机理,建立数值模型分析开挖后和现有支护下围岩变形情况。发现研究段属于高应力作用下的急倾斜薄层状破碎岩体,巷道薄弱部位为软弱夹层区域,根据围岩松动圈理论,提出了锚喷+薄弱部位补强+全断面钢拱架主被动联合支护的优化方案,有效控制了围岩变形破坏。研究结果为类似大埋深、高应力、含软弱夹层巷道围岩的稳定性控制提供了借鉴。     

AHP-Critic法正态云模型在边坡稳定性评价中的应用

针对露天矿山边坡稳定性评价中的随机性和模糊性问题,提出了一种基于AHP-Critic法的正态云模型边坡稳定性分析方法。首先,选取容重γ、黏聚力c、内摩擦角φ、坡高H和坡角α这五种具有代表性的边坡稳定性评价指标,然后基于AHP法和Critic法确定指标主客观权重,再采用乘法合成归一化方法求出综合权重;并结合正态云模型理论,确定边坡稳定性等级;最后,将该模型运用于云南某石灰岩矿山,且与强度折减法和极限平衡法计算结果进行对比验证。结果表明,该方法可行且预测结果准确,可为类似矿山边坡稳定性分析提供一种新的评价方法。     

基于AHP-模糊评价的采空区稳定性研究

针对采空区频繁的出现大规模失稳问题，提出一种基于AHP-模糊评价的失稳预测模型。综合考虑采空区失稳的诱因，优选区域地质水文因素、岩石强度性能因素、采空区环境因素和采空区结构参数等4个一级指标及相对应的20个二级指标，建立采空区稳定性评价指标体系，运用层次分析法计算相应的权重向量，结合模糊综合评价理论，对采空区稳定性进行综合评价，将该模型运用到云南羊拉铜矿里农矿段采空区稳定性评价中。研究结果表明：该矿山的采空区稳定性评价等级V4，失稳程度高，综合系统得分69.4515，所得结论与矿山实际情况较吻合，尽而验证了该模型的可靠性。为后续采矿方案设计和执行提供理论依据，有效缓解矿山失稳所带来的灾害。     

节理岩巷应力分布规律与失稳机制研究

为研究具有层状特征的节理岩巷应力分布规律与变形机制及控制对策,通过将巷道直墙拱形断面等效为圆形断面,分析层状节理岩巷应力分布和应力集中影响,并以云南某矿埋深为750 m的阶段运输巷道为研究对象,通过现场调查和Phase 2数值模拟等方法,分析了巷道变形机制并给出了相应的支护对策.结果表明:通过粒子群算法得出的巷道应力集...